基于車路協(xié)同的公交場站智能化管理系統(tǒng)建設(shè)研究

陳海亮

（廣州南沙交通發(fā)展有限公司，廣東 廣州 511458）

1 前言

自動駕駛公交車是城市交通的創(chuàng)新組成部分，與之配套的公交樞紐場站、公交首末站、中途站等則是公交行業(yè)不可分割的重要組成部分。如何將先進的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、通信技術(shù)、信息技術(shù)等高新技術(shù)應(yīng)用于交通場站，成為困擾自動駕駛公交車運營管理人員的一大難題。

公交場站承擔(dān)了車輛停泊、充電管理、清潔和回場檢修等服務(wù)。車路協(xié)同技術(shù)通過信息感知、判斷、交互，使得每一個交通要素都可以完整獲知區(qū)域內(nèi)各交通要素狀態(tài)，重構(gòu)交通環(huán)境，從而讓車輛能及時采取措施，保障交通安全[1]。

本文選擇廣州市南沙區(qū)自動駕駛公交車為研究對象，探索建設(shè)基于車路協(xié)同的智能化場站管理系統(tǒng)，優(yōu)化自動駕駛車輛首末站。目前自動駕駛公交車已經(jīng)實現(xiàn)從出站到回站全過程自動駕駛，但是，如何實現(xiàn)在場站內(nèi)的自動停泊、自動充電，以及車輛的維修、常規(guī)回場檢查等，則需要不斷探索及優(yōu)化，繼續(xù)探討將公交場站停車場管理與車輛運、管、維、保結(jié)合在一起，提升數(shù)字化城市的交通效率和服務(wù)水平。

2 公交場站存在的問題

公交場站是城市公共交通系統(tǒng)的重要組成部分，是乘客出行的必經(jīng)之地。公交場站是人流、車流密集的地方。場站管理包括車輛進出管理、乘客服務(wù)管理、安全監(jiān)控管理等方面，以確保場站的秩序井然、乘客出行安全[2]。首末站是行車調(diào)度人員運營、司售人員休息的地方，是車輛夜間停放或者白天客運高峰過后車輛停放的場所，也是為線路運營車輛下班后提供合理停放空間的必要設(shè)施，并按規(guī)定對車輛進行低級保養(yǎng)和重點小修的作業(yè)場所；保養(yǎng)場所主要承擔(dān)車輛的高級保養(yǎng)任務(wù)及相應(yīng)的配件加工、材料和能源供給場所[3]。

南沙雨洪公交場站是明珠灣靈山島片區(qū)貫徹落實綠色生態(tài)建設(shè)理念打造的“近零能耗”綠色低碳建筑重要示范項目。2022 年1 月廣州南沙交通發(fā)展有限公司開通了L4 級別的南沙23 路公交車線路。雨洪公交場站作為廣州首座“近零能耗”綠色低碳公交場站建筑、自動駕駛公交車的首末站，相關(guān)配套設(shè)施與服務(wù)管理還處于完善階段，服務(wù)與管理還存在以下問題：

1.資源緊張，效率低。公交場站人力管理，清潔、泊車、充電等資源緊張，使用效率低，場站急需引入自動化、智能化應(yīng)用，通過一體化的聯(lián)動和資源高效利用，以降低運營成本。

2.場站服務(wù)體驗低。公交場站內(nèi)以信息為服務(wù)應(yīng)用的基礎(chǔ)薄弱，市民乘客缺少智能化服務(wù)體驗，公交場站服務(wù)水平不高，難以匹配其賦予的示范性屬性。

3.設(shè)施設(shè)備利用率低。公交場站內(nèi)的設(shè)施設(shè)備多為獨立運行，未有效與服務(wù)、管理相結(jié)合的自動化聯(lián)動應(yīng)用，設(shè)施利用率不高。如在車輛管理上，當(dāng)前多采用人工泊車及手動充電，且難以避免人工充電造成的風(fēng)險；自動駕駛車輛出入站需人工抬桿放行，自動化程度低。

4.安全問題突出。公交場站占地面積廣，人員流動頻繁，在安全管理方面存在困難：一是部分人員在場站不按規(guī)定行走，容易造成事故；二是場站配有專用的充電樁，對充電區(qū)域及周邊人員的監(jiān)管要求更高；三是安保人員在監(jiān)控中長時間監(jiān)看圖像會造成視覺疲勞，效率不高[4]。

3 問題分析

南沙雨洪公交場站作為廣州首座“近零能耗”綠色低碳公交場站建筑、自動駕駛公交車的首末站、南沙公交系統(tǒng)信息化管理的指揮中心，這些條件為打造智慧場站創(chuàng)造了極為有利的基礎(chǔ)條件。南沙自動駕駛公交車采用了前裝量產(chǎn)的方式，搭載了全棧式軟硬件解決方案，車上配置了車路協(xié)同OBU 設(shè)備，能夠安全高效地處理各種復(fù)雜的城市交通路況。

雨洪公交場站已投入運營自動駕駛公交車，需要探索通過場內(nèi)智能化建設(shè)與提升，實現(xiàn)場內(nèi)公交“靜態(tài)智能”應(yīng)用與場外島尖交通基礎(chǔ)“動態(tài)智能”的智慧聯(lián)動。

公交場站配備了出入站道閘、視頻監(jiān)控系統(tǒng)、能耗監(jiān)測系統(tǒng)、智能指揮監(jiān)控系統(tǒng)等智能化基礎(chǔ)。配置了公交泊位、充電樁、充電弓，為自動駕駛公交車提供充電服務(wù)。

在雨洪公交場站?？康淖詣玉{駛公交車配備了V2X OBU，通過車路協(xié)同技術(shù)，實現(xiàn)了車與車，車與路，車與平臺通訊互聯(lián)。因車輛目前使用了紙質(zhì)測試牌照，自動駕駛公交車出站和進站仍采用人工放行的方式，而非自動實現(xiàn)車輛進出場識別，因人為原因可能導(dǎo)致不能及時放行而影響出行效率和體驗，有待改進。

車路協(xié)同技術(shù)包含了車輛與道路基礎(chǔ)設(shè)施之間的信息交互與共享，旨在提升交通運輸系統(tǒng)的效率、安全性和舒適性[5]。它是物聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)等現(xiàn)代科技的深度融合，為智慧交通、智慧城市等領(lǐng)域提供了新的解決方案。可研究在雨洪公交場站增加車路協(xié)同RSU 路側(cè)設(shè)備，打通場站內(nèi)的軟硬件設(shè)施，讓所有設(shè)施互聯(lián)互通，建設(shè)基于車路協(xié)同的公交場站智能化管理系統(tǒng)。

路側(cè)設(shè)備RSU 是一種基于C-V2X 技術(shù)的設(shè)備，工作于5.905～5.925GHz 微波頻段，用于實現(xiàn)V2I、I2P 通信等功能?？赏ㄟ^多種通信方式，可通過網(wǎng)絡(luò)連接打通道路基礎(chǔ)設(shè)施，包括視頻監(jiān)控、出入口道閘、充電弓系統(tǒng)、公交調(diào)度系統(tǒng)等多種系統(tǒng)，利用通信距離視距300米以上的優(yōu)點，實時采集車輛的狀態(tài)和位置信息，對相關(guān)基礎(chǔ)設(shè)施運行狀態(tài)監(jiān)管與控制，協(xié)同規(guī)范公交場站內(nèi)的業(yè)務(wù)工作。讓交通設(shè)施與汽車之間具備直接實時“對話”能力。

4 技術(shù)路線

大力發(fā)展公共交通，全面推進公交場站智能化建設(shè)，將公交場站管理與車輛運、管、維、保結(jié)合在一起，實現(xiàn)車輛在停車場內(nèi)各個環(huán)節(jié)的實時監(jiān)控和關(guān)鍵數(shù)據(jù)采集管理。

車路協(xié)同技術(shù)包含車輛與道路基礎(chǔ)設(shè)施之間的信息交互與共享，旨在提升交通運輸系統(tǒng)的效率、安全性和舒適性。它是物聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)等現(xiàn)代科技的深度融合。開展基于車路協(xié)同的智能化公交場站管理，打通末端智能應(yīng)用建設(shè)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)融合、智能協(xié)同聯(lián)動、服務(wù)管理一體化的公交場站應(yīng)用。具體如下。

4.1 車輛出入口管理

自動駕駛公交車配置了V2X OBU，具有定位功能，通過加裝V2X RSU路側(cè)設(shè)備。可實時獲取車輛位置信息，在車輛進站和出站的合適區(qū)域，如在出入口前50 米設(shè)定電子圍欄，當(dāng)感知到車輛進入圍欄區(qū)域時，將車輛信息傳送給后臺，后臺自動控制道閘開啟，從而實現(xiàn)自動感應(yīng)車輛進場和出場，實現(xiàn)自動放行。

4.2 自動充電弓充電管理

進行公交充電弓的自動化充電改造，當(dāng)自動駕駛公交車電量低于30%時，公交場站智能化系統(tǒng)通過V2X RSU 了解到車輛有充電需求，在車輛回場后指派自動駕駛駛至指定充電位，充電弓可自動充電以及滿電收起。安全員確認后，車輛自動駛?cè)胫付ㄍ２窜囄?，實現(xiàn)無人駕駛車輛的自動化充電應(yīng)用。

4.3 智能視頻監(jiān)控管理

對智能行為進行分析，在公交場站周邊圍墻或者重要場所外圍設(shè)置電子圍欄，識別出物體穿越此界限的行為，一旦人員或車輛跨越這條邊界線，系統(tǒng)判斷其是否非法，發(fā)出相應(yīng)的告警信息，同步通過RSU 告知附近的自動駕駛公交車注意避讓。

監(jiān)控系統(tǒng)捕捉智能識別需要清潔區(qū)域，系統(tǒng)向清潔模塊發(fā)出指令要求清潔機器人前往清潔，同步通過RSU 告知附近的自動駕駛公交車注意。

4.4 自動清潔管理

當(dāng)配備自動清潔智能設(shè)備，聯(lián)動監(jiān)控系統(tǒng)捕捉或系統(tǒng)智能識別需要清潔區(qū)域，系統(tǒng)自動清潔指令，智能設(shè)備自行前往指定區(qū)域執(zhí)行清潔任務(wù)。實現(xiàn)信息共享至智能化管理系統(tǒng)。

4.5 健康檢測與交接班管理

對司機交接班的全流程智能檢測和監(jiān)督。按照既定的流程，對司機上崗前的身份核查、體溫檢測、酒精測試、心理測評、儀容儀表、到崗狀況等進行測試和登記，為換班司機提供智慧的健康測試和鑰匙交接服務(wù)，做好崗前安全監(jiān)管。

4.6 其他智能服務(wù)管理

場站智能化管理系統(tǒng)還配備智能導(dǎo)乘機器人、人機交互顯示屏等智能終端；配置大屏展示系統(tǒng)，顯示自動駕駛公交車的發(fā)班信息和在途信息，增強乘客的體驗感。系統(tǒng)聯(lián)通各智能終端，為場站管理、乘客服務(wù)提供智能聯(lián)動的場景應(yīng)用。

構(gòu)建新形勢下的公交場站建設(shè)管理模式，解決車輛有序高效停放，提高場站管理水平和能力，提升管理效能，降低管理成本。實現(xiàn)城市公共交通場站建設(shè)的標(biāo)準(zhǔn)化、智能化、集約化管理。

5 系統(tǒng)建設(shè)

南沙自動駕駛智能公交示范線路自開通后，車輛運行安全平穩(wěn)。探索通過對雨洪公交場站內(nèi)的軟硬件設(shè)施進行升級改造，新增車路協(xié)同路側(cè)設(shè)備、清掃機器人、健康檢測及交接班一體機等，定制軟件系統(tǒng)打通現(xiàn)有的出入口道閘、視頻監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)車輛在場站內(nèi)的全流程管理。

5.1 搭建異構(gòu)融合、智能聯(lián)動的公交場站智能化管理系統(tǒng)

搭建公交場站綜合管理平臺，連通場內(nèi)物聯(lián)設(shè)施設(shè)備，完成場地內(nèi)異源異構(gòu)的物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)融合。打通場站出入口道閘，實現(xiàn)場內(nèi)物聯(lián)設(shè)備的高效協(xié)同，一體共享聯(lián)動的智能化應(yīng)用。搭建場站監(jiān)管應(yīng)用工作臺，工作人員可通過系統(tǒng)平臺對相關(guān)基礎(chǔ)設(shè)施、智能設(shè)備運行狀態(tài)監(jiān)管與控制。解決場站內(nèi)設(shè)施設(shè)備獨立運行、利用率低的問題，通過“數(shù)據(jù)融合、智能協(xié)同”應(yīng)用，為場站管理、乘客服務(wù)的場景提供支撐，實現(xiàn)公交場站從入站到出站“一站式”的服務(wù)、管理一體化應(yīng)用。

5.2 構(gòu)建面向公交場站服務(wù)、管理一體化場景應(yīng)用

1.結(jié)合司乘人員體驗、公交場站運營、基礎(chǔ)設(shè)施管理等場景應(yīng)用，開展場地管理、車輛管理、人員管理、司乘服務(wù)等模塊智能化建設(shè)。

2.開發(fā)建設(shè)場站監(jiān)管應(yīng)用工作臺，工作人員可通過系統(tǒng)平臺對相關(guān)基礎(chǔ)設(shè)施、智能設(shè)備運行狀態(tài)監(jiān)管與控制。

3.開發(fā)建設(shè)車輛出入識別和自動泊車功能，系統(tǒng)通過車路協(xié)同RSU 識別進入車輛并自動安排泊車車位，可根據(jù)運營管理計劃自動安排車輛的回場充電、清潔或者檢修。

3.配備自動清潔智能設(shè)備，聯(lián)動監(jiān)控系統(tǒng)捕捉或系統(tǒng)智能識別需要清潔區(qū)域，系統(tǒng)自動清潔指令，智能設(shè)備自行前往指定區(qū)域執(zhí)行清潔任務(wù)。

4.實施公交充電弓的自動化充電改造，實現(xiàn)自動駕駛公交車從入站識別、到自動充電、再到充電樁滿電收起、車輛自動駛?cè)胫付ㄍ２窜囄坏娜^程流線服務(wù)、一站式智能化充電的場景應(yīng)用。

5.智能健康檢測與交接班管理。實現(xiàn)對司機交接班的全流程智能檢測和監(jiān)督。通過智能監(jiān)測終端的投入與聯(lián)動，通過檢測公交司乘人員的崗前狀態(tài)，加強場站司乘人員崗后風(fēng)險防控能力。

6.配備智能導(dǎo)乘機器人、人機交互顯示屏、視頻監(jiān)控等智能終端。系統(tǒng)聯(lián)通各智能終端，為場站管理、乘客服務(wù)提供智能聯(lián)動的場景應(yīng)用。

建設(shè)基于車路協(xié)同的公交場站智能化管理系統(tǒng)，可面向指揮中心和值班室等環(huán)境，作為公交場站綜合管理的主要工作臺，用于對場站車輛進出及安全管理、司乘人員智能化服務(wù)、設(shè)備設(shè)施運行的全景監(jiān)控、態(tài)勢感知、輔助研判分析等應(yīng)用。規(guī)范場站內(nèi)的業(yè)務(wù)行為，提供便捷、安全、有序的引導(dǎo)，形成可復(fù)制、可推廣的公交場站標(biāo)桿示范。探索建成先進的自動駕駛公交場站示范應(yīng)用，并向橫瀝地鐵站公交總站、黃閣公交總站等其他公交場站復(fù)制與推廣，從而實現(xiàn)全區(qū)公交場站管理降本增效的目標(biāo)。

6 結(jié)語

本文從城市公交場站發(fā)展的實際需求出發(fā)，通過分析廣州市南沙區(qū)自動駕駛公交車在場站內(nèi)的實際需求，探索未來的可持續(xù)發(fā)展方向，研究基于車路協(xié)同的公交場站智能化管理系統(tǒng)。智能網(wǎng)聯(lián)公交車的發(fā)展任重而道遠，相關(guān)配套場站也需要在軟件和硬件上不斷完善，滿足未來的發(fā)展要求，提高交通的安全。

車路協(xié)同技術(shù)改變了原有人工為主的流程，將公交生產(chǎn)業(yè)務(wù)系統(tǒng)與技術(shù)防范工具有機結(jié)合，大大提高了工作效率，降低了生產(chǎn)事故發(fā)生率，建設(shè)未來更安全的公共交通秩序，提升智能交通水平，推動廣州市南沙區(qū)成為具有國際影響力的自動駕駛創(chuàng)新區(qū)，并為自動駕駛公交車的未來規(guī)?；蜕虡I(yè)化應(yīng)用進行有效的探索和沉淀。